量子點熒光探針檢測鈣離子

陳志兵，吳晴晴，查 郡，郭 振

1.威海海洋職業學院食品工程系，山東威海，264300；2.宿州學院生物與化學工程學院，安徽宿州，234000

量子點熒光探針檢測鈣離子

陳志兵1,2，吳晴晴1，查 郡2，郭 振2

1.威海海洋職業學院食品工程系，山東威海，264300；2.宿州學院生物與化學工程學院，安徽宿州，234000

以巰基乙酸(TGA)為穩定劑，水相合成了CdTe量子點(QDs)。向量子點溶液中加入槲皮素，由于槲皮素(QCT)與量子點之間發生作用而使其熒光猝滅，加入Ca2+后量子點熒光又得以恢復，且熒光恢復程度與Ca2+的濃度成一定線性關系，從而建立了基于量子點的熒光“開關”探針檢測Ca2+的新方法。在最佳實驗條件下，當CdTe量子點的濃度為2.5×10-5mol/L，槲皮素濃度為2.0×10-5mol/L時，Ca2+的線性檢測范圍為0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，檢出限為1.6×10-7mol/L。該法已用于牛奶中Ca2+的測定，結果令人滿意。

CdTe量子點；熒光探針；鈣離子

近年來，隨著量子點表面化學研究的深入，其作為新型熒光探針已被廣泛應用。其中增強型熒光探針因其較低的熒光背景和檢出限及高靈敏度而備受關注[1-2]。量子點增強型熒光探針發展的關鍵是對其表面化學的調控，目前已有報道主要是基于金屬離子修飾的量子點增強型傳感模式[3-4]。Ca2+是人體必需的離子，主要存在于骨骼、牙齒和血液中，對維持機體各項生理活動起著重要的作用。因此，建立能夠準確、方便地檢測Ca2+含量的方法具有重要意義。檢測Ca2+的常用方法有分光光度法[5]、重量法[6]、滴定法[7]、原子發射法[8]、離子色譜法[9]等。在諸多Ca2+檢測方法中，熒光法因其高靈敏度和操作便捷而具有明顯優勢。

本小組報道了在弱堿性溶液中槲皮素能夠使CdTe量子點發生熒光猝滅，且熒光猝滅程度與其濃度呈良好線性關系[10]。本文在前期基礎上研究發現，當在量子點-槲皮素體系中加入Ca2+后，可將關閉的“開關”打開，使體系熒光強度得到恢復，且恢復程度與Ca2+濃度相關，從而發展了一種基于量子點的熒光“開關”探針，并應用于牛奶中Ca2+的檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

F-4500型熒光分光光度計(日立公司)；80-2型電動離心機(江蘇金壇市金城國盛實驗儀器廠)；PHS-3CT型酸度計(上海大普公司)；79-1型磁力加熱攪拌器(江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠)。

QCT標準溶液：稱取0.030 2 g槲皮素，用50 mL95%熱乙醇溶液溶解，轉入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，配成1.0×10-3mol/L標準溶液。Ca2+標準溶液(1.0×10-3mol/L)、碲粉(99.999%)、巰基乙酸、氯化鎘(CdCl2>98%)、NaBH4>96%，所用試劑均為分析純，水為高純水。

1.2 實驗方法1.2.1 CdTe量子點的制備和純化

按文獻[11]制備和純化量子點，最終制備得到巰基乙酸為穩定劑，發射波長位于525 nm，濃度為1.0×10-3mol/L的量子點儲備液。

1.2.2 Ca2+的測定

向一系列10 mL比色管中依次加入200 μL0.2 mol/L pH=7.3 的PBS緩沖溶液，200 μL CdTe量子點儲備液，200 μL 1.0×10-3mol/L的QCT標準溶液以及一定量的Ca2+溶液，用水定容，搖勻，靜置25 min，以發射和激發狹縫均為5 nm，激發波長350 nm，測量其熒光強度(記為F)，以相同方法配制不加Ca2+溶液的試劑空白溶液，測其熒光強度(記為F0)。

2 結果與討論

2.1 發射光譜

水相合成的CdTe量子點具有較強的熒光，在熒光分光光度計上分別掃描各溶液的發射光譜，如圖1所示，在弱堿性條件中，當加入槲皮素時，CdTe量子點有明顯的熒光猝滅現象。在加入不同量的Ca2+后，量子點的熒光得以恢復，且熒光增強值與Ca2+濃度呈線性關系。據此，建立了測定Ca2+的熒光分析新方法。

圖1 發射光譜

1:CdTe QDs+QCT;

2:CdTe QDs+QCT+Ca2+(0.4×10-5mol/L);

3:CdTe QDs+QCT+Ca2+(1.5×10-5mol/L);

4:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.0×10-5mol/L);

5:CdTe QDs+QCT+Ca2+(2.5×10-5mol/L);

6:CdTe QDs+QCT Ca2+(3.0×10-5mol/L);

7:CdTe QDs+QCT+Ca2+(3.5×10-5mol/L);

8:CdTe QDs+QCT+Ca2+(4.0×10-5mol/L);

9:CdTe QDs。

條件:CdTe量子點,2.5×10-5mol/L;QCT,2.0×10-5mol/L;激發波長,350 nm;反應時間,25 min。

2.2 最佳實驗條件選擇2.2.1 反應介質及pH

考察了PBS、磷酸氫二鈉-檸檬酸、Tris-HCl等不同介質中Ca2+對體系的熒光恢復作用。結果表明，在200 μL pH為7.3的PBS緩沖溶液中Ca2+對體系的熒光恢復作用最強。因此，選擇pH為7.3的PBS緩沖溶液，用量為200 μL。

2.2.2 量子點濃度

考察了不同濃度CdTe量子點對體系熒光恢復作用的影響。結果表明，當CdTe量子點的用量達到200 μL時熒光恢復作用最強。因此，本文選擇CdTe量子點的用量為2.5×10-5mol/L。

2.2.3 槲皮素用量

考察了不同濃度的槲皮素對體系熒光恢復作用的影響。結果表明，當槲皮素的用量為2.0×10-5mol/L時熒光恢復作用最強。因此，本文選擇槲皮素的用量為2.0×10-5mol/L。

2.2.4 反應時間

固定Ca2+和CdTe量子點的用量，考察了反應時間對體系熒光恢復作用的影響。結果表明，在25 min時熒光恢復作用最強。因此，本文選擇在反應25 min時進行測定。

2.2.5 共存物質的影響

在最佳條件下，對含1.0×10-5mol/L的Ca2+溶液進行干擾實驗，當相對誤差不大于±5%時，500倍的Al3+、Mg2+、Cl-、NO3-，300倍的維生素D對測定無干擾。牛奶中存在的Fe3+可能對測定有干擾,可按文獻[11]用巰基棉處理來消除其干擾。

2.2.6 工作曲線和方法檢出限

在最佳條件下，測定了Ca2+的工作曲線，回歸方程為ΔF=-0.1090+5.0573c(×10-5mol/L)，線性范圍為0.4×10-5～4.0×10-5mol/L，相關系數r=0.998 4，方法的檢出限為1.5×10-7mol/L(按3SD/斜率計算，其中SD為11份空白溶液的標準偏差)。

2.3 樣品測定

分別取市售牛奶，按照文獻[12]中1.2(1)方法進行處理。取適量已消化且稀釋的牛奶樣品，用巰基棉處理后,按照實驗方法對樣品中Ca2+進行測定，測定結果見表1。

表1 樣品分析結果

2.4 回收實驗

取適量已消化且稀釋的蒙牛純牛奶待測樣品，加入一定量的Ca2+標準溶液，做加標回收實驗，5次測定的回收率均在97%～103%之間。結果表明,本熒光探針法具有較高的準確度，可滿足牛奶中Ca2+含量的測定。

[1]卞倩茜,劉應凡,于俊生,等.CdTe/CdS半導體量子點作為農藥百草枯的高靈敏傳感器[J].高等化學學報,2010,31(6):1118-1125[2]陳志兵,史洪偉,王紅艷.抑制熒光動力學發測定痕量壞血酸[J].分析實驗室,2010,29(6):38-40

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[6]穆玉海,李琰,劉越.開展容量法與重量法測定鈣的化學分析綜合實驗[J].實驗室科學,2011,14(2):118-121

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[9]張宏瑞.離子色譜法測定血清中鈣含量[J].現代農業科技,2011(14):11

[10]陳志兵,李夢瑤,孫莉,等.CdTe量子點熒光猝滅法測定斛皮素[J].分析試驗室,2013,32(4):17-19

[11]曹春,劉玫瑰,曹明,等.基于自然尺寸分布的單一CdTe量子點樣品中Eu(Ⅲ)誘導的能量轉移測定磷酸根離子[J].中國科學:化學,2010,40(4):379-385

[12]姚文紅,徐香.雙波長分光光度法測定牛奶中的鈣[J].化學分析計量,2012,21(4):71-73

(責任編輯：汪材印)

2013-03-28

宿州學院國家級大學生創新創業訓練計劃項目“基于量子點的熒光共振能量轉移體系構建及應用”(201210379011)。

陳志兵(1980-),安徽壽縣人,碩士，副教授，主要研究方向：納米材料合成及光譜分析。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.09.027

O657.3

A

1673-2006(2014)09-0088-03